ITMI980375U1 - Macchina bobinatrice per la produzione a ciclo continuo di bobine di film plastico estensibile - Google Patents

Description

"Macchina bobinatrice per la produzione a ciclo continuo di bobine di film plastico estensibile"

Il presente trovato si riferisce ad una innovativa macchina bobinatrice per la produzione di bobine di film plastico estensibile, detto "stretch", impiegato ad esempio nell'imballaggio terziario di unità pallettizzate.

Nei moderni sistemi di imballaggio i carichi vengono disposti su pallet per facilitare le operazioni di carico e trasporto. Al film estensibile è affidata la funzione di proteggere il carico sul pallet stabilizzandolo e contenendolo in una unica unità mobile, semplice e sicura da movimentare.

Secondo la tecnica attuale, per produrre le bobine la foglia di film plastico viene arrotolata mediante macchine bobinatrici per ottenere bobine delle volute dimensioni. Solitamente la sfoglia è prodotta a ciclo continuo da impianti CAST per ottenere grosse bobine, destinate ad essere svolte per fornire alimentazione alle bobinatrici che producono bobine finali di dimensioni più ridotte (ad esempio, le bobine per uso manuale, di dimensioni e peso ridotto).

Le attuali bobinatrici per film plastico seguono un ciclo di lavorazione discontinuo, prevedendo l'interruzione della alimentazione della foglia in corrispondenza dello scarico della bobina formata e del successivo carico del mandrino o anima da avvolgere. Il sistema di alimentazione e la macchina bobinatrice sono perciò soggetti a sollecitazioni dovute all'irregolarità del ciclo. Inoltre, si ha una perdita di efficienza produttiva legata all'interruzione ciclica del funzionamento. Il problema è particolarmente sentito nel caso dei distributori di prodotti per l'imballaggio terziario che acquistano dai produttori di film stretch bobine dette "jumbo" del peso di circa 80-100 kg per svolgerle e "ribobinarle" in bobine di soli 2-3kg per uso manuale.

Il modo di operare discontinuo delle bobinatrici (o, in questo caso, ribobinatrici) è particolarmente penalizzante quando l'alimentazione del film è effettuata mediante svolgimento di bobine "jumbo". Infatti, ogni volta che una bobina finale è stata completata è necessario arrestare la rotazione della bobina "jumbo", sostituire nella bobinatrice una nuova anima alla bobina completata, riavviare la bobina jumbo e iniziare il nuovo avvolgimento. A causa delle grosse dimensioni della bobina in svolgimento, le fasi di fermata e di successivo riavvio impiegano un rilevante periodo del ciclo completo (da quando si pone una anima nella macchina a quando si smonta la bobina completata) di avvolgimento dì una bobina.

Ad esempio, in impianti di ribobinatura di tecnica nota, un intero ciclo di avvolgimento impiega circa 30 secondi, ma la fase di regime dura soltanto 12 secondi, cioè circa il 40% dell'intera operazione.

Anche velocizzando i due transitori di fermata e ripartenza e il cambio dell'anima con fermo macchina, non si riesce a salire oltre i 15 secondi di funzionamento a regime, e ciò a patto di una notevole sollecitazione degli organi meccanici ed elettrici, per garantire l’accelerazione e decelerazione richieste. Inoltre, nel caso di film estensibili diventa impossibile evitare allungamenti e lacerazioni indesiderate, con necessità di ulteriori fermi macchina. Si pensi che spesso ci si trova ad operare con film dello spessore di soli 12 micron. Nella tecnica nota sono state proposte macchine bobinatrici che utilizzano più mandrini intercambiabili (ad esempio a revolver) per permettere una parziale sovrapposizione delle fasi di bobinatura e di montaggio e smontaggio. Ciò rende più veloce l'operazione di cambio con fermo macchina, ma non elimina del tutto il problema.

Scopo generale del presente trovato è quello di ovviare agli inconvenienti sopra accennati, fornendo una macchina per la produzione di bobine con ciclo continuo.

In vista di tale scopo si è pensato di realizzare, secondo il trovato, una macchina per la bobinatura di film plastico su anime tubolari, comprendente un cilindro motorizzato per ruotare attorno al proprio asse, attorno alla periferia del cilindro ruotano a comando almeno due coppie di mandrini affrontati, ciascuna coppia essendo di supporto assiale per un'anima tubolare con asse parallelo all'asse del cilindro. ciascuna coppia di mandrini nella sua rotazione comandata attorno al cilindro passando sequenzialmente per una zona di carico di una nuova anima fra i mandrini, per una zona di inizio avvolgimento del film sulla nuova anima e per una zona di scarico della bobina formata sull'anima, ciascuna coppia di mandrini essendo inoltre mobile radialmente al cilindro per mantenere contro il cilindro motorizzato una bobina in avvolgimento su un'anima fra i mandrini della coppia, così da costringere la bobina a ruotare, mezzi di taglio trasversale del film e mezzi di attacco del lembo del film a monte del taglio contro un'anima presente sui supporti nella zona di inizio avvolgimento essendo previsti lungo un percorso del film fra la zona di inizio dell’avvolgimento e la zona di scarico.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi del presente trovato ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una possibile realizzazione esemplificativa e non limitativa applicante tali principi. Nei disegni:

-figura 1 rappresenta una vista schematica, in alzata laterale, di una macchina secondo il trovato;

-figura 2 rappresenta una vista in pianta presa lungo la linea II-II di figura 1;

-figura 3 rappresenta una vista in alzata frontale della macchina di figura 1;

-figura 4 rappresenta una vista ingrandita di un gruppo di sollevamento e taglio del film.

Con riferimento alle figure, in figura 1 è mostrata una macchina bobinatrice, indicata genericamente con 10, realizzata secondo il trovato.

La macchina 10 comprende un gruppo di avvolgimento continuo 11 imperniato per ruotare attorno ad un asse trasversale 12. Il gruppo 11 comprende un supporto per almeno una coppia di anime tubolari 55 di avvolgimento delle bobine, disposte in opposte posizioni radiali 17, 18 rispetto all'asse di rotazione 12. Il supporto comprende una coppia di affrontate spalle 13, 14 aventi ciascuna opposti bracci radiali portatubo 15, 16, destinati a supportare, per mezzo di coppie di mandrini 23, 24, le due anime nelle oppoete posizioni 17, 18. Un motore elettrico 19 comanda la rotazione sincrona delle spalle affrontate 13, 14 attraverso un albero di trasmissione 20 e cinghie 21, 22.

Fra le spalle 13, 14 è disposto un cilindro motorizzato 56 coassiale all'asse 12 il quale, messo in rotazione da un motore 25, guida l'avvolgimento del film, come sarà chiaro nel seguito .

Le coppie di mandrini portatubo 23, 24 sono motorizzate per potersi muovere in direzione assiale ed afferrare internamente l’anima tubolare. Essi sono inoltre supportati a carrelli motorizzati 54 per muoversi radialmente e mantenere la bobina che è in avvolgimento aderente al cilindro motorizzato 56. Prossimi a ciascuna coppia di mandrini (a valle rispetto alla direzione di rotazione del supporto) sono disposti gruppi 26, 27 di sollevamento e taglio del film, supportati fra le spalle 13 e 14. Come meglio visibile in figura 4, ciascun gruppo di taglio comprende un rullo di. sollevamento 28 e una lama di taglio 29. La lama, vantaggiosamente dentellata, è azionata da un attuatore 30 per muoversi a comando nella direzione della freccia, verso il film teso fra il rullo di sollevamento 28 e il cilindro di avvolgimento 56, contro il quale il film è schiacciato dall'anima 55 sulla quale deve essere iniziato l'avvolgimento, come sarà chiaro nel seguito.

Tornando alla figura 1, la macchina comprende una zona 32 di caricamento dell'anima nuova 31 sui mandrini e una zona 33 di scaricamento della bobina 34 compìetamente avvolta. Fra queste due zone vi è una zona di inizio arrotolamento 53.

Alla zona 32 le anime sono alimentate sequenzialmente da un magazzino a caduta 34 per mezzo di organi selezionatori 36 che comandano la discesa di una sola anima fino ad una culla di trasporto 37 mobile fra una posizione di prelievo sotto il magazzino (mostrata a tratteggio in figura 1) e una posizione di scarico nei mandrini (mostrata a tratto pieno in figura 1). La zona 33 di scarico delle bobine comprende mezzi di scarico comandato realizzati con bracci di spinta 38 azionati da attuatori 39.

Nel caso la macchina bobinatrice sia del tipo "stand-alone" vale a dire con alimentazione del film proveniente da una bobina di grosse dimensioni in svolgimento sulla macchina stessa, è previsto un dispositivo 40 per il supporto e il cambio della bobina alimentatrice 41. Il dispositivo 40 comprende una coppia di bracci 42 terminanti superiormente con mandrini 43 di afferramento dell'anima della bobina 41. I bracci hanno estremità inferiore rotante attorno ad un asse 44 per mezzo di un attuatore 45. I bracci sono mobili fra una posizione sollevata di prelievo (tratteggiata in figura 1) e una posizione abbassata di svolgimento (a tratto pieno in figura 1). Nella posizione di svolgimento la bobina viene appoggiata su un rullo di svolgimento 46 motorizzato per mezzo di un motore elettrico 47.

Le bobine da svolgere sono alimentate da un magazzino con trasportatore 48, mentre le bobine esaurite vengono prelevate da un braccio robotizzato 49.

Nell'uso, inizialmente la macchina viene manualmente predisposta ponendo una bobina sui bracci 42, portandola in posizione di svolgimento a contatto con il rullo 46 e svolgendo il film fino a farlo aderire ad una anima da avvolgere disposta sui mandrini.

A regime, la bobina 34 viene avvolta grazie al suo contatto con il cilindro 56. I supporti 23 scorrono radialmente per mantenere la bobina a contatto con il cilindro 56 con adatta pressione all'incrementarsi del diametro della bobina. Il gruppo di supportò 13, 14 ruota {con verso orario in figura 1) fino a che la coppia di mandrini opposta a quella di sostegno della bobina in avvolgimento raggiunge la posizione 32 di prelievo dell'anima. Il dispositivo 37 preleva dal magazzino un'anima 31 e la porge fra i mandrini che l'afferrano centrandola rispetto all'asse. Il gruppo di supporto 13, 14 continua la rotazione fino a che raggiunge la posizione superiore. La bobina in avvolgimento è così in posizione di scarico 33.

Durante la rotazione il rullo di sollevamento 28 del dispositivo di taglio associato con i mandrini portanti l'anima vuota viene a portarsi automaticamente fra il film e il cilindro 56 come mostrato nella figura 4, dopo di che i mandrini sono mossi radialmente al cilindro per portarli contro il cilindro, con interposizione del film. Quando la bobina in avvolgimento è completata la lama 29 del dispositivo di taglio a ghigliottina associato con i mandrini portanti l’anima vuota viene azionata e il film viene tagliato a valle dell'anima vuota. Mezzi di avvolgimento del lembo di film a valle della lama avvolgono tale lembo sull’anima nuova così da iniziare la nuova bobina. E’ stato trovato vantaggioso realizzare tali mezzi con lame d'aria. In particolare, due ugelli 50, 52 emettono due lame d'aria in direzioni diverse, la prima per sollevare il film dopo il taglio e spingerlo ad arrotolarsi attorno all'anima e la seconda per farlo aderire alla periferia dell'anima. La prima lama è vantaggiosamente diretta in direzione genericamente laterale all'anima e la seconda lama è vantaggiosamente diretta in direzione genericamente verso l'anima. Il film aderisce così all'anima vuota (che è già in rotazione con velocità periferica uguale alla velocità di scorrimento del film) e .comincia la nuova bobina. Nel contempo la coda della bobina in avvolgimento viene arrotolata e i mezzi di scarico 33 vengono azionati così da scaricare la bobina completa, ad esempio su un trasportatore (non mostrato) che la avvia ad un magazzino di raccolta. Il ciclo può riprendere con la rotazione dei supporti per prelevare una nuova anima da avvolgere quando la nuova bobina sarà terminata. Ciò si ripete con continuità, senza necessità di interruzioni .

La verifica del termine di una bobina in avvolgimento può essere fatta mediante pesatura della bobina in avvolgimento o misura della lunghezza di film avvolto.

Nel caso di film fornito da una bobina alimentatrice, quando tale bobina è prossima alla fine, l'avvolgimento viene interrotto, i bracci 42 sollevano la bobina alimentatrice staccandola dal rullo svolgitore 46. Quando i bracci 42 giungono nella posizione di scarico in posizione verticale, il braccio robotizzato preleva la bobina esausta con gli ultimi metri di film ancora avvolti. I bracci 42 della bobinatrice continuano la corsa verso la posizione di carico e prelevano una nuova bobina dal trasportatore 48. La bobina nuova viene prelevata e i bracci 42 la sollevano. Il braccio robotizzato allontana definitivamente la bobina esaurita con un movimento che fa aderire contro la bobina nuova il lembo di film rimasto. La bobina nuova è preparata con una striscia adesiva 51 applicata sul lembo di inizio. Il film .che pende dalla bobina esaurita aderisce alla striscia di nastro adesivo, la bobina esaurita si srotola completamente e i bracci 42 possono abbassare la nuova bobina per portarla contro il rullo Bvolgitore 46. L’operazione di ribobinatura può così riprendere.

A questo punto è chiaro come si siano raggiunti gli scopi prefissati, fornendo una macchina che permetta l'avvolgimento sequenziale senza interruzione di più bobine, senza introdurre nel film tensioni che potrebbero alterarne le caratteristiche o anche produrne lacerazione. Poiché la bobina madre deve essere accelerata e fermata solo al suo inizio e fine, il film e la meccanica stessa della macchina sono sottoposti a minore stress.

Nella versione alimentata da bobine di grosse dimensioni da ribobinare, l'attenzione dell'operatore è richiesta solo per la fase di caricamento del magazzino della macchina con le bobine madri (operazione che si ripete ad esempio ogni ora circa, a seconda del dimensionamento del polmone della ribobinatrice). Molto più saltuariamente è necessario caricare nuove anime nel magazzino superiore. Entrambe le operazioni possono essere eseguite senza fermare il funzionamento della macchina. Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi del presente trovato è riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell’ambito di privativa qui rivendicato. Ad esempio, anziché due supporti per le anime disposti a 180° uno dall'altro, possono esser previsti un maggiore numero di supporti distribuiti attorno all'asse centrale del cilindro di avvolgimento 56.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina per la bobinatura di film plastico su anime tubolari (55), comprendente un cilindro (56) motorizzato per ruotare attorno al proprio asse (12), attorno alla periferia del cilindro ruotano a comando almeno due coppie di mandrini affrontati (23, 24), ciascuna coppia essendo di supporto assiale per un'anima tubolare (55) con asse parallelo all’asse (12) del cilindro (56), ciascuna coppia di mandrini nella sua rotazione comandata attorno al cilindro (56) passando sequenzialmente per una zona (32) di carico di una nuova anima fra i mandrini, per una zona (53) di inizio avvolgimento del film sulla nuova anima e per una zona (33) di scarico della bobina formata sull'anima, ciascuna coppia di mandrini essendo inoltre mobile radialmente al cilindro (56) per mantenere contro il cilindro motorizzato una bobina in avvolgimento su un'anima fra i mandrini della coppia, così da costringere la bobina a ruotare, mezzi (26, 27) di taglio trasversale del film e mezzi (50, 52) di attacco del lembo del film a monte del taglio contro un’anima presente sui supporti nella zona di inizio avvolgimento essendo previsti lungo un percorso del film fra la zona di inizio dell'avvolgimento e la zona di scarico.
2. 2. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di taglio comprendono un rullo dì sollevamento (28) che alla rotazione delle coppie di mandrini attorno al cilindro viene a disporsi fra film e cilindro, e una lama (29) per il taglio comandato del film nella zona sollevata fra rullo di sollevamento e anima presente sui mandrini nella zona di inizio avvolgimento.
3. 3. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di attacco comprendono ugelli (50, 52) che emettono lame d'aria di spinta del lembo di film a monte del taglio contro l'anima fra i mandrini nella zona di inizio avvolgimento.
4. 4. Macchina secondo rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che le lame d'aria sono almeno una (50) diretta laterale all’anima per spingere il lembo di film ad arrotolarsi attorno all'anima e un'altra (52) diretta verso l'anima per farvi aderire il lembo di film.
5. 5. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di taglio (26, 27) sono uno per ciascuna coppia di mandrini e sono supportati per ruotare attorno al cilindro motorizzato solidalmente alle coppie di mandrini.
6. 6. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mandrini di ciascuna coppia sono supportati da spalle (13, 14) poste laterali alle due estremità del cilindro motorizzato (56).
7. 7. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che le coppie di mandrini sono due, disposte in posizione diametralmente opposta attorno al cilindro motorizzato.
8. 8. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che nella posizione di carico (32) sono presenti mezzi (37) di trasferimento di un'anima, i quali sono mobili fra un punto di ricevimento di un'anima da un magazzino di anime (35) e un punto di consegna dell'anima ad una coppia di mandrini (23, 24).
9. 9. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che nella posizione di scarico (33) sono presenti mezzi (38, 39) di allontanamento della bobina da una coppia di mandrini.
10. 10. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il film diretto alla bobina in arrotolamento su una coppia di mandrini passa fra cilindro motorizzato e anima presente nella coppia di mandrini nella zona di carico.
11. 11. Macchina secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi (40) di supporto e svolgimento di una bobina madre (41) di alimentazione del film da arrotolare sulle anime tubolari.
12. 12. Macchina secondo rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che i mezzi di supporto e svolgimento comprendono una coppia di bracci (42) terminati con mandrini (43) di afferramento assiale della bobina madre (41) e un rullo motorizzato di svolgimento (46) sul quale la coppia di bracci (42) appoggia la bobina madre.
13. 13. Macchina secondo rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che la coppia di bracci (42) è rotante per portare i mandrini di afferramento (43) fra una posizione di carico di una bobina madre fra di essi e una posizione di appoggio della bobina madre sul rullo motorizzato di svolgimento (46).
14. 14. Macchina secondo rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che fra posizione di carico e posizione di appoggio i mandrini {43) sulla coppia di bracci (42) passano per una posizione di scarico nella quale sono presenti mezzi (49) di prelievo dai mandrini (43) di una bobina madre in via di esaurimento.
15. 15. Macchina secondo rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che i mezzi di prelievo (49) della bobina madre in via di esaurimento hanno movimento per il contatto del film proveniente da tale bobina madre con la testa adesiva (51) di un film di una nuova bobina madre supportata dalla coppia di bracci, nel senso di congiungere la fine del film della bobina in via di esaurimento con l’inizio del film della nuova bobina madre.